Пример расчета кожухотрубного водоподогревателя

Пт, 08/07/2009 - 20:04

Для центрального теплового пункта микрорайона с 3822 жителями выполнить расчет водоподогревательной установки оборудованной водоподогревателями, состоящими из секций кожухотрубного типа с трубной системой из прямых гладких трубок и блоками опорных перегородок по ГОСТ 27590. Предусмотреть установку водоподогревателей в два потока.

Водоподогреватели присоединены к тепловой сети по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды из тепловой сети на ввод (см. рис 8 прил. 15 учебного пособия).

Система отопления присоединена к тепловым сетям по зависимой схеме с автоматическим регулированием подачи теплоты.

Баки-аккумуляторы нагреваемой воды как в ЦТП, так и у потребителей отсутствуют.

Исходные данные:

1. Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график регулирования).

2. Температура теплоносителя (греющей воды) в тепловой сети в соответствии с принятым для данной системы теплоснабжения графиком изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха принята:

при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t₀= -20 °С:

· в подающем трубопроводе t₁= 150 °С;

· в обратном трубопроводе t₂= 70 °С;

в точке излома графика:

· в подающем трубопроводе t¢₁= 80 °С;

· в обратном трубопроводе t¢₂= 40 °С.

3. Температура холодной водопроводной (нагреваемой) воды в отопительный период, поступающей в водоподогреватель І ступени, = 5⁰С. Температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения на выходе из II ступени водоподогревателя = 60 °С.

4. Максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение = 7,23 л/с (для одного потока).

Порядок расчета:

1. Определяется вероятность использования приборов по формуле (2.4) учебного пособия

2. Максимальный часовой расход горячей воды по формуле (2.3) учебного пособия

м³/ч,

где (определяется по приложению 4 учебного пособия в зависимости от произведения ), .

3. Расчетный максимальный тепловой поток на ГВС по формуле (2.9) учебного пособия

кВт.

4. Максимальный тепловой поток на отопление микрорайона по формуле (2.17) учебного пособия

кВт.

5. Соотношение тепловых потоков составит

Что соответствует выбору двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей. Расчетная схема присоединения водоподогревателей приведена на рисунке 3.1 учебного пособия.

Рисунок 3.1 - Расчетная двухступенчатая смешанная схема присоединения водоподогревателей одного потока

При расчетной производительности одного потока 50% от суммарной нагрузки, принимаем для одного потока следующие данные:

кг/ч ; ; кВт.

6. Определим максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч,

. (3.2)

кг/ч.

7. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,

. (3.3)

кг/ч.

8. При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП, в качестве расчетного принимается больший из двух расходов полученных по п,п. 6,7

кг/ч.

9. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем І ступени,

. (3.4)

10. Расчетная производительность водоподогревателя І ступени, Вт

. (3.5)

Вт.

11. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени, Вт

(3.6)

Вт

12. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени t^ІІ₂ и на входе в водоподогреватель І ступени t^І₁, ⁰С

(3.7)

⁰С.

13. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени, ⁰С

. (3.8)

⁰С.

14. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для І ступени водоподогревателя, ⁰С

(3.9)

в данном примере ;

15. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя, (формула 3.9)

В данном примере ;

⁰С.

16. Согласно рекомендациям [2] определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя, м², при скорости воды в трубках W_тр= 1м/с,

. (3.10)

м^{2 .}

По табл. 10.1 приложения 10 и полученной величине f^усл_тр подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:

f_тр= 0,0057 м²;

D_H=168 мм;

f_мтр= 0,0122 м²;

d_экв= 0,019 м;

f_сек= 6,98 м² (при длине секции 4 м);

17. Скорость воды в трубках при двухпоточной компоновке, м/с

. (3.11)

м/с.

18. Скорость воды в межтрубном пространстве при двухпоточной компоновке, м/с

. (3.11)

м/с.

19. Расчет водоподогревателя І ступени:

а) средняя температура греющей воды, ⁰С

. (3.12)

⁰С.

б) средняя температура нагреваемой воды,

. (3.13)

⁰С.

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки,

. (3.14)

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде,

. (3.15)

д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9 ,

. (3.16)

Коэффициент y принят равным 1,2 для гладких трубок.

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени, м²

. (3.17)

м^{2 .}

ж) число секций водоподогревателя І ступени при длине секции 4 м

шт.

Принимаем 3 секции, действительная поверхность нагрева составит

20. Расчет водоподогревателя II ступени:

а) средняя температура греющей воды (формула (3.12) учебного пособия)

⁰С;

б) средняя температура нагреваемой воды (формула (3.13) учебного пособия)

⁰С;

в) коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки (формула (3.14) учебного пособия)

;

г) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде (формула (3.15) учебного пособия)

;

д) коэффициент теплопередачи при b = 0,9 и Y= 1,21 (формула (3.16) учебного пособия)

;

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени (формула (3.17) учебного пособия)

м²

ж) число секций водоподогревателя II ступени

шт

Принимаем 2 секции, действительная поверхность нагрева будет

По результатам расчета принято для одного потока 2 секции в водоподогревателе II ступени и 3 секции в водоподогревателе І ступени с суммарной поверхностью нагрева 34,9 м².

21. Потери давления в водоподогревателях (5 последовательно соединенных секций):

для воды, проходящей в трубках, при j = 2 (формула (2.19) учебного пособия)